Recettori
Che cosa sono i Recettori?
I Recettori (Fig. 1) sono molecole, per lo più di natura proteica, responsabili della attivazione di diverse risposte cellulari che si verificano a seguito del legame del recettore stesso con una specifica molecola di segnalazione.
Come agisce un recettore?
Più dettagliatamente, i Recettori rappresentano un fattore importante per la comunicazione tra le cellule le quali usano differenti sistemi di scambio di informazioni dall'una all'altra.
Ogni recettore presenta uno specifico sito di legame che gli consente, appunto, di legare una particolare molecola. Una volta che si viene a formare il complesso recettore-ligando, il Recettore può cambiare la sua conformazione innescando una cascata di reazioni di risposta nella cellula su cui è collocato.
Una volta che il Recettore ha svolto il suo compito, può essere riutilizzato dalla cellula oppure può essere eliminato attraverso il processo di Endocitosi e degradazione tramite Lisosomi.
(Fig. 1) Recettore generico transmembrana.
La Comunicazione Cellulare: una panoramica
Le cellule comunicano tra loro attraverso modalità differenti. Le cellule adiacenti utilizzano delle connessioni specializzate chiamate Gap Junctions (Giunzioni Comunicanti) che mettono i citoplasmi in comunicazione diretta oppure presentano sulla loro superficie delle Molecole di Adesione che gli consentono di ancorarsi tra loro.
Il metodo più comunemente usato dalle cellule per comunicare è quello che impiega dei Messaggeri Chimici Intercellulari. In questo caso, una cellula denominata "di controllo", sintetizza una molecola specifica di segnalazione che regola l'attività di un'altra cellula definita "bersaglio". Quest'ultima non è localizzata vicino alla cellula che sintetizza la molecola segnale.
Le cellule bersaglio elaborano il segnale secondo tre passaggi (Fig. 2):
- Ricezione del segnale: consiste nel legame della molecola di segnalazione al recettore specifico presente sulla cellula bersaglio. I segnali molecolari possono essere molecole polari o apolari ed i loro recettori presentano una conformazione tale che permette loro di riconoscere e legare in maniera specifica ad una molecola. I recettori per le molecole polari sono inseriti nella membrana e presentano il sito di legame sulla superficie esterna della cellula mentre, quelli per le molecole apolari si trovano all'interno del Citoplasma.
- Trasduzione del segnale: consiste nella conversione del segnale molecolare in una forma che attiva la risposta della cellula bersaglio. Di solito, essa è articolata in una successione di reazioni che annoverano diverse molecole denominata Cascata di Segnalazione. La Trasduzione viene messa in atto attraverso diversi meccanismi a seconda del tipo di recettore coinvolto.
- Risposta al segnale: consente al segnale trasdotto di indurre una risposta specifica nella cellula bersaglio. Questa risposta dipende dalla molecola di segnalazione e dal recettore disposto sulla superficie della membrana cellulare.
(Fig. 2) Le tre fasi della comunicazione cellulare indiretta.
I Recettori di Superficie
Si tratta di Glicoproteine integrali le quali attraversano la membrana citoplasmatica della cellula. Il loro sito di legame si localizza al di fuori della superficie esterna della membrana ed ha una struttura organizzata sulla base della conformazione della molecola segnale. Questo adattamento strutturale è molto simile a quello tra un Enzima e il suo Substrato; risulta quindi essere specifico.
Le molecole segnale che si legano a questo gruppo di Recettori sono rappresentate da Ormoni Peptidici e Neurotrasmettitori entrambi idrosolubili e di natura polare. I primi sono piccole proteine prodotte dalle cellule ghiandolari di un determinato organo mentre i secondi sono piccole molecole peptidiche o singoli amminoacidi rilasciati dai Neuroni.
Quando una molecola segnale si lega al Recettore, la struttura di quest'ultimo si modifica attivando la porzione citoplasmatica che dà inizio alla Trasduzione del segnale.
Esistono due grandi famiglie di Recettori di Superficie (Fig. 3):
- I Recettori Tirosina Chinasi possiedono un sito protein-chinasico sulla estremità citoplasmatica. La Trasduzione del segnale si attiva quando due molecole recettoriali, legano la molecola segnale e si associano a formare un dimero. Questo attiva la porzione proteina chinasica dei recettori che aggiungono gruppi fosfato a specifici siti recettoriali (autofosforilazione). Le proteine bersaglio legano i siti fosforilati dei recettori sulle loro Tirosine e vengono attivate attraverso fosforilazione da parte del recettore. Alcuni esempi di risposte cellulari innescate da questo tipo di recettori riguardano importanti ormoni che regolano la crescita e la divisione cellulare ma anche l'ormone Insulina. Difetti nel recettore dell'Insulina sono la causa di alcune forme di Diabete poiché viene bloccata la risposta cellulare o viene danneggiata la capacità di legame.
- I Recettori accoppiati a Proteine G non hanno attività chinasica intrinseca ma sono associati ad una proteina G che si attiva sulla superficie interna della membrana citoplasmatica. Nelle vie di Trasduzione del segnale la molecola segnale è definita primo messaggero. Il legame con il primo messaggero attiva il sito recettoriale localizzato alla estremità citoplasmatica che di conseguenza attiva la Proteina G inducendo la sostituzione di una molecola di GDP con una di GTP. A sua volta, la Proteina G attiva un enzima associato alla membrana definito Effettore. Quest'ultimo dà origine ad una o più molecole segnale interne non proteiche che prendono il nome di secondi messaggeri i quali hanno azione chinasica e vanno a fosforilare le proteine bersaglio. Vi sono diverse molecole che fungono da secondi messaggeri e tra i più importanti troviamo l'AMP ciclico (cAMP), l'Inositolo Trifosfato (IP3) ed il Diacilglicerolo (DAG).
(Fig. 3) Rappresentazione della fisiologia dei due gruppi di recettori di superficie: ad attività tirosin-chinasica (a sx) e associati a Proteine G (a dx).
I Recettori Intracellulari
Alcuni tipi cellulari possiedono dei recettori interni alla cellula capaci di rispondere a segnali che provengono dall'esterno. I segnali molecolari, principalmente ormoni steroidei, penetrano attraverso la membrana plasmatica ed innescano vie di risposta interne.
I recettori interni sono definiti Recettori degli Ormoni Steroidei (Fig. 4) e sono delle tipiche proteine di controllo che accedono a specifici geni quando vengono attivate dal legame con la molecola segnale. Quest'ultima è rappresentata dagli ormoni steroidei, molecole apolari che derivano dal Colesterolo, i quali si legano a proteine trasportatrici idrofiliche che mascherano i gruppi idrofobici consentendogli di rimanere in soluzione nel sangue.
Quando un complesso entra in contatto con la superficie della cellula, l'ormone viene rilasciato e penetra nella cellula attraverso la regione apolare della membrana. Sul lato citoplasmatico della membrana, l'ormone si lega al suo recettore interno. Questo risulta essere caratterizzato da due domini proteici principali: uno è responsabile del riconoscimento e del legame mentre, l'altro interagisce con le regioni dei geni che l'ormone modula.
Quando un ormone steroideo interagisce con il dominio di legame si verifica un cambiamento di conformazione del dominio coinvolto nella attivazione genica. Questa modificazione permette al complesso recettore-ormone di legarsi alle regioni regolatrici dei geni bersaglio. Si ha nella maggior parte dei casi, una attivazione del gene.
(Fig. 4) Rappresentazione della fisiologia dei Recettori degli Ormoni Steroidei.
Riassunto
- I Recettori (Fig. 1) sono molecole responsabili della attivazione di diverse risposte cellulari che si verificano a seguito del legame del recettore stesso con una specifica molecola di segnalazione.
- I Recettori rappresentano un fattore importante per la comunicazione tra le cellule.
- Il metodo più comunemente usato dalle cellule per comunicare è quello che impiega dei Messaggeri Chimici Intercellulari e che quindi prescinde dalla presenza di un recettore sulla cellula bersaglio.
- Le cellule bersaglio elaborano il segnale secondo tre passaggi (Fig. 2): Ricezione, Trasduzione e Risposta al segnale.
- I Recettori di Superficie sono Glicoproteine integrali che attraversano la membrana citoplasmatica della cellula. Il loro sito di legame si localizza al di fuori della superficie esterna della membrana.
- Esistono due grandi famiglie di Recettori di Superficie (Fig. 3): quelli ad attività Tirosin-chinasica intrinseca e quelli accoppiati a Proteine G.
- I Recettori Intracellulari sono definiti Recettori degli Ormoni Steroidei (Fig. 4) e sono delle tipiche proteine di controllo che accedono a specifici geni quando vengono attivate dal legame con la molecola segnale rappresentata dall'ormone steroideo specifico.
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